西门子信阳PLC模块代理商

  目前，市场上流行的注塑机专用机械手就控制系统而言都是使用专用的微处理机加接口组成的小控制系统。在机械构造方面，当定位精度要求不高时采用时规皮带传动，行走部分配置滑线导轨，由变频调速器调速控制。本文提出一种基于PLC控制的注塑机专用机械手，充分利用PLC灵活控制的特点，行走部分配置滑线导轨，采用斜齿轮齿条传动和变频调速控制;是一种高性价比的机电一体化设备。文章分别从机械构造和电气控制两个层面对该机作了较为完整的论述。

    1  引言

    在塑胶制品中，以制品的加工方法不同来分类，主要可以分为四大类。一为注塑成型产品;二为吹塑成型产品;三为挤出成型产品;四为压延成型产品。其中应用面广、品种多、精密度高的，当数注塑成品产品类，小到日常生活用品中的锅瓢碗盏、儿童玩具，大到精密工业设备上的零部件，随着各种高分子新材料的不断涌现，许多金属零部件亦有不断被这些新材料逐步取代的趋势。为配合注塑成型产品自动化生产要求，为保证制品的高品质高效率，必须尽量减少人工的干预，基于上述思想，许多注塑机生产厂家将注塑机专用机械手的装置列入了客户辅助选用件的范围。

    然而,对于原有注射机而言，绝大多数都没有此项装置，因此，开发适合注塑机使用的专用辅助机械手，就成了提升厂家产品的竞争力的一种重要手段和必然选择。

    2  行业状况

    各种类型机械手是自动化生产中必不可少的重要设备。尤其是在危险场合，在严重威胁人们安全和健康的环境下，采用机械手代替人，具有十分重要的意义。

    珠江三角洲地区塑胶工业是十分发达的，在国内居地位，在国际上珠三角也有世界工厂之称。目前，该行业使用的注射机专用机械手以台湾生产的居多，如台湾劲力公司生产的劲力牌机械手、台湾威得客国际股份有限公司生产的“威得客”W255系列注射机专用机械手,等等。

    剖析此类机械手的结构，其电气控制系统一般均采用微型计算机小系统或单片机系统，机械手驱动部分采用气动驱动，变频调速驱动和伺服驱动。在机械构造方面采用滑线导轨结构配时规皮带传动，或用滚珠齿轮齿条结构配滑线导轨。总体设计思想，都是尽量采用成熟的控制技术和机械零件与机构搭配而成。

    3  基于PLC控制的注塑机专用机械手

   上述注塑机专用机械手, 就机械手制造厂家而言, 由于是专用辅助设备因而售价较高, 尤其用于对原有注塑机的设备改造上, 经济上似乎“得不偿失”之嫌。所谓“高性能价格比”的注塑机专用机械手就成了所有注塑制品生产厂家利用原有注塑机设备提升产品质量的重要选择和大需求。

    3.1 以PLC为核心的控制系统

    PLC是一种以微处理器为核心, 并综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型工业自动控制装置。它的大特点就是体积小, 功能强, 响应速度快，可靠性高。控制过程均通过以梯形图的方式编程。随时可依生产工艺的不同要求而随机修改，还具有可扩展性。现在由于PLC均由世界上有名的电气控制设备制造商化研究开发和批量生产, 故由于生产成本低而导致价格便宜。随着全球经济一体化进程的加快, 市场竞争导致其价格有进一步下调的空间, 为各行业上广泛采用此种控制系统提供了有利条件。其控制系统原理图如图1所示。

图1 PLC控制系统框图

    图中人机界面亦采用技术上及工艺上均已十分熟悉的5.7"单色触摸屏, 采用手持式结构, 通过对话式操作界面，全中文模式，简单易学。内建程序可以随心所欲的搭配使用, 可自动监测故障并纪录。可随时修改三个坐标轴的运动参数及横行轴变频调速器的各项参数，以满足产品工艺要求。PLC通过读取注塑机的开合模信号和顶针信号，通过程序运行从而保证机械手与注塑机工作安全协调。

    3.2 机电一体化机械传动模式

    在当今技术更新愈来愈快的时代，谁跟上技术发展的脚步，谁就有可能获得市场。目前，市场上流行的注塑机专用机械手，无一不是沿用上述思路来设计的。本文将上述思想引伸为一种设计模式:积木式结构。即将系统中相对独立的部件，在满足系统工艺要求的前提下，采用高性能价格比的机构予以配置。针对本系统的结构，横行轴采用变频器马达配减速机构驱动;上下轴及引拔轴使用气缸驱动。在横行、引拔、上下行走机构上均使用进口的高刚型线性滑轨。上下行轴及引拔轴装配支座均使用市售高刚型的铝合金型材，横行轴采用斜齿轮齿条传动。，高性价比的机械配置加高性价比的控制系统，由此催生了极具市场竞争力的注塑机专用机械手。

    根据上述设计思想，以OMRON公司的CPM2AE为例，该型号是专为中国客户推出的PLC，具有极高的性价比，笔者以此为核心，配上触摸屏和LG变频器，再辅以上述机械传动部件，即构成了注塑机专用机械手的硬件部分，而软件编程则以应用工程师十分熟悉的梯行图语言来编写，相信也并非难事。该注塑机专用机械手已应用于生产。造价较市场上同类型机低近2万元。

    4  结束语

    实践证明，利用十分成熟的PLC技术和变频器调速技术以及十分成熟先进的机械传动构件，采用积木式架构，应用工程师就可以迅速地为企业设计制造出生产急需的机电一体化设备。成为在设备改造、升级，提高产品质量，参与市场竞争的有力武器。 

1 模拟量输入/输出量程转换的概念

实际的工程量，如压力、温度、流量、物位等要采用各种类型传感器进行测量。传感器将输出标准电压、电流、温度、或电阻信号供PLC 采集，PLC 的模拟量输入模板将该电压、电流、温度、或电阻信号等模拟量转换成数字量——整形数(INTEGER)。在PLC 程序内部要对相应的信号进行比较、运算时，常需将该信号转换成实际物理值（对应于传感器的量程）。而经程序运算后得到的结果要先转换成与实际工程量对应的整形数，再经模拟量输出模板转换成电压、电流信号去控制现场执行机构。这样就需要在程序中调用功能块完成量程转换。如一个压力调节回路中，压力变送器输出4-20mA DC 信号到SM331 模拟量输入模板，SM331 模板将该信号转换成0-27648 的整形数，然后在程序中要调用FC105 将该值转换成0-10.0（MPa）的工程量（实数），经PID 运算后得到的结果仍为实数，要用FC106 转换为对应阀门开度0-的整形数0-27648 后，经SM332 模拟量输出模板输出4-20mA DC 信号到调节阀的执行机构。

本文主要讨论S7-300/400 PLC 编程中模拟量的量程转换。

2 S7-300/400 PLC 模拟量输入/输出模板

2.1 需要使用的模板

使用西门子S7-300/400 PLC 进行模拟量输入/输出需要使用的模板：

S7-300 系列PLC：SM331 系列模拟量输入模板；SM332 系列模拟量输出模板；SM334/335系列模拟量输入/输出模板。

S7-400 系列PLC：SM431 系列模拟量输入模板；SM432 模拟量输出模板。

目前常用的模板规格型号参见模板手册，请链接到如下网址下载模板手册：

2.2 涉及的信号类型

电压，电流，温度，电阻。

3 STEP 7 中模拟量输入/输出的编程

3.1 FC105/FC106 在哪里

在编程界面下，在Program elements 中的Libraries 下的Standard Library 下的TI-S7

Converting Blocks 中就可以找到，见下图：

注意：请不要使用S5-S7 Converting Blocks 下的FC105, FC106，该路径下的功能是用于S5输入输出模板的

3.2 FC105/FC106 功能描述

在编程界面下选中该功能块，按一下计算机键盘上的F1 功能键，即可打开关于该功能块的在线帮助，包括该功能块的功能，管脚参数定义、例子程序等。建议用户使用STEP 7 在线帮助，可以提供全面的编程帮助。

3.2.1 FC105 功能描述

SCALE（FC105）功能将一个整形数INTEGER（IN）转换成上限、下限之间的实际的工程值(LO_LIM and HI_LIM)，结果写到OUT。公式如下：

OUT = [ ((FLOAT (IN) – K1)/(K2–K1)) * (HI_LIM–LO_LIM)] + LO_LIM

常数 K1 和K2 的值取决于输入值（IN）是双极性BIPOLAR 还是单极性UNIPOLAR。

双极性 BIPOLAR：即输入的整形数为 –27648 到 27648，此时 K1 = –27648.0 ， K2 =+27648.0

单极性 UNIPOLAR：即输入的整形数为 0 到 27648，此时 K1 = 0.0 ， K2 = +27648.0

如果输入的整形数大于 K2，输出 (OUT) 限位到HI_LIM, 并返回错误代码。如果输入的整形数小于K1，输出限位到LO_LIM，并返回错误代码。

反向定标的实现是通过定义LO_LIM > HI_LIM 来实现的。反向定标后的输出值随着输入值的增大而减小。

3.2.2 FC106 功能描述

UNSCALE（FC106）功能将一个实数REAL (IN) 转换成上限、下限之间的实际的工程值(LO_LIM and HI_LIM)，数据类型为整形数。结果写到OUT。公式如下：

OUT = [ ((IN–LO_LIM)/(HI_LIM–LO_LIM)) * (K2–K1) ] + K1

双极性 BIPOLAR：即输出的整形数为 –27648 到 27648，此时 K1 = –27648.0 ， K2 =+27648.0

单极性 UNIPOLAR：即输出的整形数为 0 到 27648，此时 K1 = 0.0 ， K2 = +27648.0

如果输入值在下限LO_LIM 和上限HI_LIM 的范围以外，输出 (OUT) 限位到与其相近的上限或下限值（视其单极性UNIPOLAR 或双极性BIPOLAR 而定），并返回错误代码。

3.3 FC105/FC106 参数定义

3.3.1 FC105 的参数定义

错误信息：

如输入的整形数大于K2，则输出(OUT) 限位到 HI_LIM，并返回错误值。如输入的整形数小于K1，输出限位到LO_LIM，并返回错误值。ENO 端的信号状态置为0 且返回值RET_VAL 为W#16#0008。

3.3.2 FC106 的参数定义

错误信息：

如果输入值在下限LO_LIM 和上限HI_LIM 的范围以外，输出 (OUT) 限位到与其相近的上限或下限值（视其单极性UNIPOLAR 或双极性BIPOLAR 而定），并返回错误代码。ENO 端的信号状态置为0 且返回值RET_VAL 为 W#16#0008。